重庆大学操作系统实验三(线程同步)

重庆大学学生实验报告实验课程名称操作系统原理开课实验室重庆大学DS1501学院软件工程年级2013专业班学生姓名学号开课时间2015至2016学年第一学期总成绩教师签名洪明坚重庆大学软件学院制《操作系统原理》实验报告开课实验室：DS15012016年1月7日学院软件学院年级、专业、班姓名成绩课程名称操作系统原理实验项目名称线程同步指导教师教师评语教师签名：年月日•实验目的（软件需求文档）掌握信号量的实现与应用二、实验原理（软件设计文档）互斥的实现•一般不直接用sti/cli，而是用–save_flags_cli(flags)保存EFLAGS的值到一个变量flags中，然后IF=0–restore_flags(flags)把变量flags的值恢复到EFLAGS中线程的睡眠和唤醒•睡眠–voidsleep_on(structwait_queue**head)•参数head是睡眠队列的头指针的指针•唤醒–voidwake_up(structwait_queue**head,intn)•参数n表示要唤醒的线程个数–n小于0表示唤醒该队列中的所有线程•sleep_on和wake_up必须在关中断环境中运行–用save_flags_cli/restore_flags保护实现信号量编辑文件epos/sem.c，实现如下四个函数void*sys_sem_create(intvalue)value是信号量的初值分配内存要用kmalloc，不能用malloc！成功返回信号量句柄hsem，否则返回NULLintsys_sem_destroy(void*hsem)释放内存要用kfree，不能用free！成功返回0，否则返回-1intsys_sem_wait(void*hsem)P操作，要用save_flags_cli/restore_flags和函数sleep_on成功返回0，否则返回-1intsys_sem_signal(void*hsem)V操作，要用save_flags_cli/restore_flags和函数wake_up成功返回0，否则返回-1把这四个函数做成系统调用，分别是sem_create/destroy/wait/signal解决实验（二）中的花屏现象在graphics.c中，定义一个表示信号量的全局变量staticvoid*hsem=NULL;分别在函数initGraphics和exitGraphics中创建和销毁信号量hsem在函数setPixel中，用信号量hsem保护下面的临界区switchBank(HIWORD(addr));*p=getBValue(cr);*(p+1)=getGValue(cr);*(p+2)=getRValue(cr);实现生产者/消费者生产者生成随机数后，要画到缓冲区消费者排序后，要清空缓冲区三、使用仪器、材料（软硬件开发环境）Notepad++expenv四、实验步骤（实现的过程）//定义信号量结构体structsemaphore{intvalue;/*processesblockedbythissemaphore*/structwait_queue*wq_kbd;};sem.c：void*sys_sem_create(intvalue){structsemaphore*hsem;char*p;p=(char*)kmalloc(sizeof(structsemaphore));hsem=(structsemaphore*)p;hsem-value=value;//赋初值hsem-wq_kbd=NULL;//!!!非常重要!!!if(hsem==NULL)returnNULL;elsereturn(structsemaphore*)hsem;//成功返回信号量句柄hsem}intsys_sem_destroy(void*hsem){kfree(hsem);return0;}intsys_sem_wait(void*hsem){uint32_tflags;save_flags_cli(flags);((structsemaphore*)hsem)-value--;//P操作if(((structsemaphore*)hsem)-value0){sleep_on(&(((structsemaphore*)hsem)-wq_kbd));}restore_flags(flags);return0;}intsys_sem_signal(void*hsem){uint32_tflags;save_flags_cli(flags);((structsemaphore*)hsem)-value++;//V操作if(((structsemaphore*)hsem)-value=0){wake_up(&(((structsemaphore*)hsem)-wq_kbd),1);//等待队列中唤醒一个线程}restore_flags(flags);return0;}把这四个函数做成系统调用sem_create/destroy/wait/signalgraphics.c中//定义一个表示信号量的全局变量staticvoid*hsem=NULL;hsem=sem_create(1);//创建信号量sem_destroy(hsem);//销毁信号量以及sem_wait(hsem);//用信号量hsem保护画点临界区switchBank(HIWORD(addr));*p=getBValue(cr);*(p+1)=getGValue(cr);*(p+2)=getRValue(cr);sem_signal(hsem);main.c：声明信号量：#definearrayNumber50#defineN4//缓冲区数staticvoid*mutex=NULL;//互斥信号量staticvoid*full=NULL;//已生产产品数staticvoid*empty=NULL;//空闲数intstartposition=0;//生产者缓冲区坐标staticintcount=0;//消费者缓冲区坐标inttemp[4][50]={0};intarray[N][arrayNumber];生产者消费者函数：voidtsk_producer(void*pv){while(1){inti=0;srand((unsigned)time(NULL));sem_wait(empty);//是否有空闲位置？sem_wait(mutex);for(i=0;i=arrayNumber-1;i++){array[startposition][i]=random()%200;draw(i*10,startposition*230,startposition*230+array[startposition][i]);DELAY(100000);}startposition=(++startposition)%N;sem_signal(mutex);sem_signal(full);//有产品生产好}task_exit(0);}voidtsk_consumer(void*pv){while(1){sem_wait(full);//还有产品么？sem_wait(mutex);inti;for(i=0;i=arrayNumber-1;i++){temp[count][i]=array[count][i];}sem_signal(mutex);//让出临界区使生产与消费并行sort_m(temp[count],arrayNumber,count*230);//冒泡排序resetAllBK(temp[count],arrayNumber,count*230);//清空该缓冲区count=(++count)%N;sem_signal(empty);//消费完一个产品}task_exit(0);}主函数：intvalue=1;mutex=sem_create(value);value=0;full=sem_create(value);value=N;empty=sem_create(value);initGraphics(0x0118);unsignedchar*stack_producer=(unsignedchar*)malloc(1024*1024);unsignedchar*stack_consumer=(unsignedchar*)malloc(1024*1024);inttid_producer=task_create(stack_producer+1024*1024,tsk_producer,(void*)0);inttid_consumer=task_create(stack_consumer+1024*1024,tsk_consumer,(void*)0);intsetResult1=setpriority(tid_producer,2);intsetResult2=setpriority(tid_consumer,2);五、实验结果及分析（实现的效果，包括屏幕截图、系统总体运行情况和测试情况等）empty=sem_create(value);initGraphics(0x0118);unsignedchar*stack_producer=(unsignedchar*)malloc(1024*1024);unsignedchar*stack_consumer=(unsignedchar*)malloc(1024*1024);inttid_producer=task_create(stack_producer+1024*1024,tsk_producer,(void*)0);inttid_consumer=task_create(stack_consumer+1024*1024,tsk_consumer,(void*)0);intsetResult1=setpriority(tid_producer,2);intsetResult2=setpriority(tid_consumer,2);五、实验结果及分析（实现的效果，包括屏幕截图、系统总体运行情况和测试情况等）通过互斥量保护Setpixel解决了实验二优先级调度的花屏现象通过做本实验，我对书本上信号量概念有了实践性的理解